诸多研究表明，煤中矿物质或灰分中的碱金属、碱土金属和过渡金属元素具有催化作用。
熊杰等

[9]用 X 射线衍射技术考察了碱金属对煤焦微晶结构的影响，结果表明：碱金属对煤

的热解和气化阶段都有影响。在热解阶段，碱金属的存在抑制了煤焦的石墨化进程，降低了
热解反应活化能，促进了热解反应的进行；在气化阶段，作为催化剂的碱金属，降低了气
化反应活化能，延长了反应速率达到最大值的时间。卫小芳等

[10 以水蒸气作为气化剂，采

用热重法在

900

℃～1000℃条件下研究了脱碱金属煤外加不同浓度 NaCl 和 NaAc 的水蒸气

气化反应性，研究结果表明：外加碱金属的形态及温度对其在气化反应中的催化作用有较
大的影响，且外加的碱金属均能够降低气化反应过程的活化能，

NaAc 具有显著的催化作用，

并且随着温度的升高而增强；

NaCl 的催化作用较弱，固此对高 NaCl 含量煤可进行洗涤，

改善气化过程的操作性。
　　煤中矿物质所含的碱金属和碱土金属对气化有正催化作用，但大部分在

1000

℃以下挥

发

[11]，而少量残留在灰中的碱金属和碱土金属作为平衡硅酸盐电价的阳离子插入到层状

或架状硅酸盐结构中，因此在

1000

℃以上的气化当中很难起到促进作用。白进等[12]利用

XRD 对 l100

℃～1500℃高温下矿物质在弱还原气氛中的变化进行考察，实验发现：高温下

部分无定形矿物质发生熔融，主要为硅铝酸盐，在煤焦二氧化碳气化过程中，熔融的硅铝
酸盐与煤焦表面接触，与碱金属生成无催化作用的非水溶性化合物，降低了碱金属的催化
作用，从而阻碍了气化反应的进行。此外，硫是对气化反应最为有害的元素，因为它可以与
过渡金属如铁元素形成稳定的硫铁化合物，从而抑制催化反应或者使催化剂彻底失活。
　　

3 煤焦的孔系结构对煤气化的影响

　　在气化过程中，煤焦的孔结构对气化剂的扩散和煤焦可用的内表面积有很大的影响。因
此，在煤气化过程中，煤焦的微孔结构与微晶结构的研究显得十分重要。

Feng 等[13]采用

Ar 吸附和 CO2 吸附方法研究煤焦与空气和 CO2 气化时孔结构的变化情况，结果发现：随
着碳转化率的变化，煤焦在空气气化时，比表面积和微孔体积基本不变，而与

CO2 气化时，

煤焦的比表面积和孔体积则有较大的改变。张林仙等

[14]通过研究常压、1000

℃下无烟煤焦-

CO2/H2O 的气化反应性与微孔结构变化之间的关系，发现：水蒸气和 CO2 都能促进无烟
煤微孔的产生和扩展。无烟煤焦水蒸气气化反应性与煤焦微孔比表面积成正比，而其

CO2

气化反应性与煤焦微孔比表面积不存在依存关系，煤中矿物质对其气化过程中的孔结构变
化没有影响。